JPH0567175B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、液圧作動装置に使用される水溶性油
（水−グライコール作動油等）の水分の蒸発によ
る水分変化や酸化生成物の増加などによる性状変
化を検出する性状検出装置に関する。

「従来の技術」 最近において、いわゆる油圧シリンダを有する
液圧作動装置には鉱油の価格高騰に対する対策、
および火災防止の安全性を向上するために鉱油の
代りに難燃性の水溶性油が用いられている。例え
ばエチレン・グリコールを主成分とする水−グラ
イコール作動油は、基準水分量が約40％であり、
電気的には電解質溶液に近い油である。その水溶
性油は、液圧作動装置を円滑に作動させるために
は水分の量や酸化生成物の増加を常時把握し、液
圧作動装置が焼付きや腐食および摩耗などによつ
てトラブルが発生するのを防止するために、常時
水溶性油の状態を定期的に管理することが必要で
ある。

従来、水溶性油の管理のためには、新油と使用
油の色彩によつて外観を目視で比較することによ
り、使用油の性状変化状態を概略にて判断したの
ち、性状変化が生じたと判断された水溶性油につ
いてのみ、水分の含有量が分析測定され、また酸
化生成物の含有量の指標値としてアルカリ価およ
びPH値などがメーカで測定された。すなわち、外
観による比較判断には個人差があり、定量的な判
断が行なわれ難いため、定量的な判断基準として
水分の含有量、アルカリ価およびPH値などの分析
測定を行つている。しかし、分析測定方法は多大
の時間と費用が費やされ、しかも現場での直接測
定が行なわれにくいという問題があつた。

従来のオイルの性状変化状態を検知する手段と
しては、例えば特開昭59−60250号公報に示され
るように、オイル性状変化するに伴つて絶縁性が
悪化して直流抵抗が低下するため油に直流電圧を
加えて、油抵抗を測定する方法が知られている。
しかし電解質に近い水溶性油は約1KΩ・cmと極
めて電気抵抗が低いため、直流電圧印加により電
気分解が生じ、測定不能におちいるため、従来技
術をそのまま水溶性油へ適応することは困難であ
つた。特開昭58−85314号公報に記載された発明
は、エンジンの潤滑油中に配設された一対の電極
２と、該電極間の例えば400pF以上の静電容量Cp
または交流インピーダンスIpの変化をオイル誘電
率の変化として検出すべく固定コンデンサとで分
圧器を構成する検出回路と、該回路の出力によつ
て潤滑油の劣化度つまり誘電率変化を表示する劣
化表示器４例えばブザーとを備えてなるエンジン
オイルの劣化検知装置に過ぎず、水分を含有する
水溶性油の水分の減少に対応する電気抵抗値の増
加を表示することができないとともに、また酸化
生成物の増加に対応する電気抵抗値の減少を表示
することができないという欠点がある。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので
あり、水溶性油の水分の減少および酸化生成物の
増大などを簡易に、かつ適確に判定可能な水溶性
油の性状検出装置を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 上記目的のため、本発明によれば、第１図およ
び第５図に示すように液圧作動装置に使用される
水分を含有する導電性の水溶性油１の性状検出装
置において、水溶性油１中に配設する電気抵抗値
変化を測定するための一対の電極２と、該電極と
直列に接続され、電極２間の水溶性油１の抵抗と
によつてフイルタ回路を形成するコンデンサ３
と、前記電極２およびコンデンサ３の両端に接続
され、高周波発振回路と電力増幅器とから成る高
周波電源４と、前記コンデンサ３または電極２の
両端に生ずる高周波電圧値を検出し、直流電圧信
号に変換する交流一直流変換回路６と、該変換回
路６出力を水溶性油１の性状変化と対応させて前
記電極２間の電気抵抗値の増加は水分の減少と対
応し、電気抵抗値の減少は酸化生成物の増大に対
応して表示するべく、ある幅を持つた設定値によ
る合格域７１の前後に不合格域７２，７３が設け
られる表示部７とから構成されることを特徴とす
る水溶性油の性状検出装置が提供される。

「作用」 上記構成によれば、水溶性油１中の水分が減少
した時には電極２間の抵抗値が増加することによ
り、高周波電圧が表示部７の合格域７１を例えば
下回つて不合格域７２が指示され、また水溶性油
中の酸化生成物が増大した時には電極２間の抵抗
値が減少することにより、高周波電圧が表示部７
の合格域７１を例えば上回つて不合格域７３が指
示されるため、水溶性油の性状変化が適確に表示
される。

「実施例」 次に、本発明の性状検出装置の実施例を図面に
ついて説明する。

第１図に示されるように、水溶性油１が満され
た容器の内部には一対の電極２が配設されてお
り、その電極２と直列にコンデンサ３が接続され
ている。電極２とコンデンサ３の直列回路に、高
電力の高周波電流を流す高周波電源４として、発
振器を電力増幅器を介して接続されている。ま
た、コンデンサ３の両端に生じる高周波電圧は、
表示手段をなす表示器７に交流−直流変換器６を
介して導入されている。

第１図に示された装置の等価回路は第２図に示
される如くであり、一対の電極２の間には導電性
誘電体をなす水溶性油１による抵抗分ｒと静電容
量Ｃとが並列的に存在するが抵抗ｒが小さいた
め、高周波では容量Ｃの依存性は全くない。

第１図において、電極２の直径を20m／ｍ、電
極ギヤプを1m／ｍとして、容器に新油の水−グ
ライコール作動油を入れた時、電極２間の電気抵
抗は常温で約100Ωとなる。そこで、電極２とコ
ンデンサ３との等価回路を示すと第２図に示す様
になり、前述した如く水溶性油１の電気抵抗は極
めて小さく、高周波における水溶性油１の静電容
量Ｃのインピーダンスは極めて大きくなるため、
等価回路における静電容量Ｃの影響は全く無視で
きる。従つて、前記等価回路は水溶性油１の抵抗
ｒとコンデンサ３とによるローパスフイルタ回路
が形成される。そこで、該等価回路においてコン
デンサ３の値を0.05μF、0.1μF、0.2μFとし、高周
波電源４から一定電圧Viの入力を印加し、該高
周波電圧Viの周波数を変化させた時、コンデン
サ３の両端から出力される高周波電圧Vlの変化
を第３図に示す。第３図から明らかなように、第
２図の等価回路ではローパスフイルタの減衰特性
が得られる。コンデンサ３のインピーダンスZl
は、コンデンサ３の容量をClとするとZl＝１／ωcで あるため、入力Viと出力Vlとの関係は、 Vl＝Vi・Zl／ｒ＋Zl ……(1)式 となる。例えばｒ＝Zlの時、Vlは0.5Viとなり入
力Viが1/2に減衰することになる。第３図におい
ては、Cl＝0.05μF〜0.2μFの時、約10KHz〜50K
Hzの間で、(1)式で表わされる如く出力Vlが大き
く変化する。すなわち、コンデンサ３の容量Clの
大きさによつて、ローパスフイルタ回路の減衰特
性が大きく変化し、特にｒ＝Zlとなるような周波
数では急激な減衰特性を示す。

そこで第３図の特性から、前記第２図におい
て、コンデンサ３の容量Clを一定値とし、水溶性
油１の抵抗ｒが変化すば、前記(1)式からも計算さ
れる如く、第３図と同様な減衰特性が得られると
予測される。そこで、前記第２図において、コン
デンサ３の容量をCl＝0.1μFに設定し、水溶性油
１の性状を変え、その電気抵抗ｒを変えた場合の
周波数特性を第４図に示す。第４図において小さ
い黒丸印は水−グライコール作動油の新油、ばつ
印は酸化生成物が増加した油、三角印は水分が40
％から30％に減少した油、四角印は油中の添加剤
（油の酸化を防止するアルカリ性の添加物）が1/2
に減少した油の各々の周波数特性を示す。

図からも明らかなように、水溶性油の性状によ
つて、その周波数減衰特性が大きく変化し、例え
ば周波数10KHz〜50KHzの間では、油の性状によ
つて出力Vlの値が大きく変化する。すなわち、
前記(1)式において水溶性油の性状によつてその抵
抗ｒが大きく変化するため、抵抗ｒの変化に反比
例して出力Vlが変化する。従つて、本発明の如
く、電解質性の水溶性油の性状測定において、水
溶性油に電気分解を生じさせることなく、その性
状に対応した電気抵抗を測定できる。すなわち、
一対の電極２に介在させた水溶性油１とコンデン
サ３とによつてローパスフイルタ回路を形成し、
該フイルタ回路に高周波電圧を印加した時、該フ
イルタ回路の高周波減衰特性が急激に変化する周
波数帯域の周波数に前記高周波電源４を設定する
ことにより、前記水溶性油の性状に応じて変化す
るコンデンサ３の両端から出力される高周波電圧
出力Vlを交流−直流変換器によつて、直流電圧
信号に変換し、新油における測定値すなわち基準
値と比較することによつて、水溶性油１の性状変
化を検知できるものである。

従つて当手法は、測定対象となる油に十分な高
周波電流を流し、電気分解を生じさせない状態
で、その電気抵抗を測定できるものであり、導電
性水溶液の低抵抗測定手段として有用である。

表示器７は、本実施例においては直流電圧計に
よつて構成されており、第５図に示されるごとく
その表示器７の目盛はある幅を持つた設定値によ
る合格域７１の前後に不合格域７２，７３が設け
られている。そして、表示器７の指針７４が目盛
７１〜７３のいずれかを指示可能に配設されてい
る。

第１図の構成、第３図、第４図の特性を有する
本発明の水溶性油の性状検出装置の具体的な計測
例を第６図に示す。水−グライコール系の水溶性
油について、40％の水分を有する新油および水分
が約20％と約30％に減少したもの、および酸化生
成物が混入したものをオイルサンプルとして、本
発明の適応性を確認するため使用油および新油と
の比較を行なつた。この適応性の実験は、入力電
圧viの電圧を5V、高周波電源４の周波数を10K
Hzとし、電極２の間隔を1.5mmとし、コンデンサ
３の静電容量を0.2μFとして行つた。実験結果は
第６図に示されるごとくであり、次のような結果
が得られた。(1)油中水分の減少に比例して出力電
圧Vlは低下する。これは、新油に比べ抵抗値が
大きくなつたためと評価される。(2)使用油や酸化
生成物混入のサンプルは、新油より出力電圧vlが
大きくなる。この実験結果は、使用または酸化生
成物混入による酸化生成物の増加により、油の導
電性が大きくなり抵抗値が低下したためと評価さ
れる。以上の実験結果によるごとく、高周波電源
４の周波数、コンデンサ３の静電容量、電極２の
間隔などの測定条件を選択すれば、水分の減少、
添加剤の減少、および酸化生成物の増加などによ
る水溶性油の性状変化を高精度で測定できること
が判明した。

次に水−グライコール作動油の性状変化を定量
的に測定するために用いられている分析手法（指
標として水分、アルカリ価、PH値）の総合的な評
価と本発明の性状検出装置による測定結果との対
応をとつた一例を第７図に示す。

いくつかのオイルサンプルにおける水分、アル
カリ価およびPH値の分析値から次式により各指標
の基準値に対する許容偏差値（％）をそれぞれ求
め、各偏差値の絶対値合計と、性状検出装置によ
る測定電圧との相関を求めた結果を第７図に示
す。

例えば水−グライコール作動油では水分は40％
±３％、PH値は10±１、アルカリ価は150±20
（Hcl ml／100ml）の値が一般的に使われてい
る。

偏差値＝｜基準値−分析値／基準値×100（％）｜ 例えば水分38％の場合の偏差値、 40−38／40×100＝５％ となり、アルカリ価130の場合の偏差値は、 150−130／150×100＝13.3％ となる。

第７図の結果から、水−グライコール作動油に
おいて次の４項目の事柄が判明した。第一に、偏
差値が20％以上の場合は、水分、アルカリ価およ
びPH値などの分析値のいずれかが基準値範囲を外
れる。第二には、偏差値が10〜20％の場合は、分
析値のいずれかが基準値範囲に近くなつている。
第三に、偏差値が10以下の場合には、すべての分
析値が基準値範囲以内にある。第四に、偏差値と
出力電圧の測定値との相関は良好であり、その測
定値が3.0〜3.4(V)の範囲にあれば正常であると云
い得る。

「効果」 以上述べたごとく、本発明水溶性油の性状検出
装置は上記の構成を有するから、水溶性油の水分
の減少に対応する電気抵抗値の増加、および酸化
生成物の増加に対応する電気抵抗値の減少を双方
共に、簡易にかつ適確に検出し判定することがで
きるという優れた効果がある。

更に本発明による性状検出装置は、小型、軽量
で簡便な構造とすることが極めて容易であるた
め、水溶性作動油などが使用されている油圧作動
装置などの現場で作動油の性状を即座に測定する
ことが可能である。

更に本発明の水溶性油の性状検出装置は、高周
波の大電流を測定すべき水溶性油に印加できるた
め、低抵抗を示す電解質の水溶性油であつても、
高周波電源の出力を低下を招くことなく安定した
状態で、かつ水溶性油に電気分解などを発生させ
ることなく、安定に該水溶性油の性状変化を伴う
電気抵抗変化を検出することが可能である。

又、水溶性油の低抵抗の測定は、一対の電極間
の水溶性油による抵抗ｒと、前記電極に直列接続
するコンデンサClとによつて、フイルタ回路を構
成し、該フイルタ回路の高周波における急激な減
衰特性を有効に利用することによつて行なわれ、
水溶性油の性状変化に伴う微小な抵抗変化を顕著
に検出することが可能である。

なお、本発明の水溶性油の性状検出装置におい
て、第１図に示した電極２とコンデンサ３との接
続を入れかえても同様にフイルタ回路が構成さ
れ、前記第３図、第４図とは逆特性、すなわち、
ハイパスフイルタ特性を示すものであり、水溶性
油の性状変化によつて周波数特性が変化を呈する
ことは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の性状検出装置の実施例を示す
ブロツク図、第２図は等価回路を示す回路図、第
３図は等価回路の周波数特性を示す特性図、第４
図は水溶性油の性状による周波数特性図、第５図
は実施例による表示方法を示す正面図、第６図は
測定例を示す特性図、第７図はオイルサンプルの
分析値の偏差値に対する測定例を示す特性図であ
る。 １……水溶性油、２……電極、３……コンデン
サ、４……高周波電源、６……交流−直流変換
器、７……表示器、７１……合格域、７２，７３
……不合格域、７４……指針。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液圧作動装置に使用される水分を含有する導
   電性の水溶性油の性状検出装置において、水溶性
   油中に配設する電気抵抗値変化を測定するための
   一対の電極と、該電極と直列に接続され、電極間
   の水溶性油の抵抗とによつてフイルタ回路を形成
   するコンデンサと、前記電極およびコンデンサの
   両端に接続され、高周波発振回路と電力増幅器と
   から成る高周波電源と、前記コンデンサまたは電
   極の両端に生ずる高周波電圧値を検出し、直流電
   圧信号に変換する交流一直流変換回路と、該変換
   回路出力を水溶性油の性状変化と対応させて前記
   電極間の電気抵抗値の増加は水分の減少と対応
   し、電気抵抗値の減少は酸化生成物の増大に対応
   して表示するべく、ある幅を持つた設定値による
   合格域の前後に不合格域が設けられる表示部とか
   ら構成されることを特徴とする水溶性油の性状検
   出装置。